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特表2024-523170化学機械研磨コンディショニングディスク配向を検出する方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-06-28
(54)【発明の名称】化学機械研磨コンディショニングディスク配向を検出する方法
(51)【国際特許分類】
B24B 53/017 20120101AFI20240621BHJP
B24B 53/00 20060101ALI20240621BHJP
B24B 53/12 20060101ALI20240621BHJP
B24B 37/10 20120101ALI20240621BHJP
B24B 37/12 20120101ALI20240621BHJP
B24B 37/005 20120101ALI20240621BHJP
B24B 49/10 20060101ALI20240621BHJP
B24B 49/12 20060101ALI20240621BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20240621BHJP
【ＦＩ】
B24B53/017 A
B24B53/00 A
B24B53/12 Z
B24B37/10
B24B37/12 D
B24B37/005 Z
B24B49/10
B24B49/12
H01L21/304 622M
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023574338
(86)(22)【出願日】2022-05-12
(85)【翻訳文提出日】2024-02-01
(86)【国際出願番号】 US2022029028
(87)【国際公開番号】W WO2022256157
(87)【国際公開日】2022-12-08
(31)【優先権主張番号】17/339,699
(32)【優先日】2021-06-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】オー， ジョンフン
(72)【発明者】
【氏名】リー， クリストファー フンギュン
【テーマコード（参考）】
3C034
3C047
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C034AA07
3C034BB92
3C034BB93
3C034CA11
3C034CA14
3C034CA22
3C034CB12
3C034DD10
3C047AA06
3C047AA08
3C047AA15
3C047AA18
3C047AA34
3C047EE11
3C158AA07
3C158AA19
3C158AB04
3C158AC02
3C158AC04
3C158BA07
3C158BB02
3C158BC01
3C158BC02
3C158DA12
3C158DA17
3C158EA12
3C158EB01
5F057AA03
5F057AA24
5F057DA03
5F057EB27
5F057FA39
5F057GB02
5F057GB03
5F057GB31
(57)【要約】
研磨パッド厚さプロファイルを決定するための方法および装置が、本明細書で説明される。アーム変位センサと１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサとを含む変位センサのセットが、コンディショニングディスクの配向と研磨パッドの厚さとを決定するために利用される。変位センサは、レーザセンサ、容量性センサ、または誘導性センサなど、非接触センサである。研磨パッドの厚さプロファイルが決定されると、基板研磨を向上させるために１つまたは複数のプロセス条件が変えられる。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学機械研磨（ＣＭＰ）装置のためのパッドコンディショニングアセンブリであって、コンディショニングディスクと、
前記コンディショニングディスクに結合された第１のアクチュエータと、
前記コンディショニングディスクの半径方向外向きに配置された第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとを結合するコンディショナアームと、
前記コンディショナアームに結合されたアーム変位センサと、
前記第１のアクチュエータに結合された１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサと
を備える、パッドコンディショニングアセンブリ。
【請求項2】
前記コンディショニングディスク変位センサが、前記コンディショニングディスク変位センサの各々と前記コンディショニングディスクの一部分との間の距離を測定するように構成された、請求項１に記載のパッドコンディショニングアセンブリ。
【請求項3】
前記コンディショニングディスク変位センサが、誘導性センサ、容量性センサ、またはレーザセンサのうちの１つである、請求項２に記載のパッドコンディショニングアセンブリ。
【請求項4】
前記１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサが、２つまたはそれ以上のコンディショニングディスク変位センサを備える、請求項２に記載のパッドコンディショニングアセンブリ。
【請求項5】
前記アーム変位センサが、誘導性センサ、容量性センサ、またはレーザセンサである、請求項１に記載のパッドコンディショニングアセンブリ。
【請求項6】
前記アーム変位センサが、前記アーム変位センサと前記コンディショナアームの下に配置された研磨プラテンの上面との間の距離を測定するように構成された、請求項５に記載のパッドコンディショニングアセンブリ。
【請求項7】
前記コンディショニングディスクが、さらに、コンディショニングディスクホルダと前記コンディショニングディスクホルダ内に配置されたコンディショニングディスクパッドとを備え、前記コンディショニングディスクパッドが、研磨パッドに対して押しつけられるように構成された、請求項１に記載のパッドコンディショニングアセンブリ。
【請求項8】
前記パッドコンディショニングアセンブリが、前記第２のアクチュエータを使用して、前記コンディショニングディスクを研磨パッドの研磨表面にわたって移動するように構成された、請求項１に記載のパッドコンディショニングアセンブリ。
【請求項9】
基板処理のための装置であって、研磨プラテンと、
基板キャリアと、
パッドコンディショニングアセンブリと
を備え、前記パッドコンディショニングアセンブリが、
コンディショニングディスクと、
前記コンディショニングディスクに結合された第１のアクチュエータと、
前記コンディショニングディスクの半径方向外向きに配置された第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとを結合するコンディショナアームと、
アーム変位センサであって、前記コンディショナアームの底部コンディショナアーム表面に結合され、前記アーム変位センサと前記研磨プラテンの上面との間の第１の距離を測定するように構成された、アーム変位センサと、
１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサであって、前記第１のアクチュエータの底部アクチュエータ表面上に配置され、前記コンディショニングディスク変位センサの各々と前記コンディショニングディスクの一部分との間の第２の距離を測定するように構成された、１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサと
を備える、装置。
【請求項10】
前記アーム変位センサおよび前記１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサの各々が、誘導性センサ、容量性センサ、またはレーザセンサである、請求項９に記載の装置。
【請求項11】
前記１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサは、各々が、前記コンディショニングディスクの回転軸に対して異なる角度位置において配向される、２つまたはそれ以上のコンディショニングディスク変位センサを備える、請求項９に記載の装置。
【請求項12】
前記２つまたはそれ以上のコンディショニングディスク変位センサが、３つのコンディショニングディスク変位センサを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項13】
前記２つまたはそれ以上のコンディショニングディスク変位センサが、４つのコンディショニングディスク変位センサを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項14】
前記コンディショニングディスクが、さらに、コンディショニングディスクホルダと、前記コンディショニングディスクホルダ内に配置されたコンディショニングディスクパッドとを備え、前記コンディショニングディスクパッドが、研磨パッドに対して押しつけられるように構成され、前記１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサが、前記コンディショニングディスク変位センサの各々と前記コンディショニングディスクパッドの一部分との間の前記第１の距離を測定するように構成された、請求項９に記載の装置。
【請求項15】
コントローラをさらに備え、前記コントローラが、前記１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサおよび前記アーム変位センサの各々からの入力により、前記コンディショニングディスクの配向を決定すること
を行うように構成された、請求項９に記載の装置。
【請求項16】
前記コントローラが、前記研磨プラテン上に配設された研磨パッドの厚さプロファイルを決定することと、
前記厚さプロファイルを決定することの後に、１つまたは複数のコンディショニングパラメータを変更することと
を行うようにさらに構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項17】
基板処理の方法であって、研磨パッドの表面に対してコンディショニングディスクを押しつけることと、
コンディショニングアームと前記研磨パッドの下に配設された研磨プラテンとの間の距離を測定することであって、前記コンディショニングアームが、第１のアクチュエータを介して前記コンディショニングディスクに結合された、コンディショニングアームと前記研磨パッドの下に配設された研磨プラテンとの間の距離を測定することと、
１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサを使用して、前記コンディショニングディスクの配向を決定することと、
前記コンディショニングディスクの前記配向から前記研磨パッドの厚さプロファイルを決定することと、
前記厚さプロファイルを決定することの後に、１つまたは複数のコンディショニングパラメータを変更することと
を含む、方法。
【請求項18】
前記コンディショニングディスクの前記配向を決定することが、さらに、前記コンディショニングアームの底部アーム表面上に配置されたアーム変位センサを使用することを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記アーム変位センサおよび前記１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサの各々が、誘導性センサ、容量性センサ、またはレーザセンサである、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記１つまたは複数のコンディショニングパラメータが、前記研磨パッドの異なる半径方向位置での前記コンディショニングディスクの滞在時間、または前記研磨パッドの前記異なる半径方向位置での前記コンディショニングディスクのダウンフォースである、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、一般に半導体デバイス製造に関し、より詳細には、半導体デバイス製造において使用される化学機械研磨（ＣＭＰ）システムと、ＣＭＰシステムに関係する基板処理方法とに関する。
【背景技術】
【0002】
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、基板上に堆積された材料の層を平坦化または研磨するために、高密度集積回路の製造において一般的に使用されている。半導体デバイス製造におけるＣＭＰプロセスの１つの一般的な適用例は、バルクフィルムの平坦化、たとえばプレメタル誘電体（ＰＭＤ）または層間誘電体（ＩＬＤ）研磨であり、ここで、基礎をなす２次元または３次元フィーチャーが、平坦化されるべき材料表面の表面における凹部および突出部をもたらす。他の一般的な適用例は、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）および層間金属相互接続形成を含み、ここで、ＣＭＰプロセスは、ＳＴＩまたは金属相互接続特徴がその中に配設された材料の層の露出した表面（領域）から、ビア、接点またはトレンチ充填材料（オーバーバーデン）を除去するために使用される。
【0003】
一般的なＣＭＰプロセスでは、研磨パッドが、回転可能な研磨プラテンに取り付けられる。基板の材料表面が、研磨流体の存在下で研磨パッドに対して押しつけ（ｕｒｇｅ）られる。一般に、研磨流体は、水溶液中に懸濁された１つまたは複数の化学的活性構成要素および研磨剤粒子（ａｂｒａｓｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ）の、水溶液であり、たとえば、ＣＭＰスラリである。基板の材料表面は、基板キャリアを使用して研磨パッドに対して押しつけられる。一般的な基板キャリアは、基板の裏側表面に対して配設された膜、ブラダー、またはバッキング板と、基板に外接する環状保持リングとを含む。膜、ブラダー、またはバッキング板は、基板キャリアがキャリア軸を中心として回転する間、基板に対してダウンフォースをかけるために使用される。保持リングは、基板が研磨パッドに対して押しつけられるときに基板を囲み、基板が基板キャリアからずれるのを防ぐために使用される。研磨流体によって提供される化学的および機械的作用と、基板と研磨パッドとの相対的動きと、研磨パッドに対して基板上に加えられるダウンフォースとの組合せを通して、研磨パッドと接触している基板の表面にわたって、材料が除去される。
【0004】
概して、ＣＭＰプロセス性能は、基板の表面からの材料除去率（ｍａｔｅｒｉａｌ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ）と、基板の表面にわたる材料除去率の均一性（除去率均一性）とに関して特徴づけられる。誘電体バルクフィルム平坦化プロセスでは、基板の表面にわたる不均一な材料除去率が、誘電体材料の不十分な平坦性および／または望ましくない厚さ変動がＣＭＰ後に残ることにつながることがある。金属相互接続ＣＭＰ適用例では、不十分な局所平坦化および／または不均一な材料除去率から生じる金属損失が、金属フィーチャーの実効抵抗の望ましくない変動を引き起こし、したがって、デバイス性能および信頼性に影響を及ぼすことがある。したがって、基板の表面にわたる不均一な材料除去率は、デバイス性能に悪影響を及ぼし、および／または基板上に形成される使用可能なデバイスの抑圧された歩留まりを生じる、デバイス故障を引き起こすことがある。
【0005】
研磨パッドのプロファイルにおける不均一性は、基板がその不均一性を経るとき、基板の表面にわたる除去率に影響を及ぼし得る。これらの不均一性が考慮されない場合、基板の各々の研磨は不均一であり、デバイス性能に悪影響を及ぼし得る。研磨パッド不均一性を考慮する現在の方法は、研磨パッドにとって破壊的であるか、または研磨パッド摩耗をモデル化することに関与する。研磨パッドプロファイルを測定するための現在の非破壊的な方法および装置は、不十分な分解能および正確さを有する。
【0006】
したがって、当技術分野において必要なものは、上記で説明された問題のソリューションである。
【発明の概要】
【0007】
本明細書の実施形態は、一般に、研磨パッドコンディショニング処理を改善するための化学機械研磨（ＣＭＰ）システムおよび方法に関する。
【0008】
一実施形態では、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置のためのパッドコンディショニングアセンブリが説明される。パッドコンディショニングアセンブリは、コンディショニングディスクと、コンディショニングディスクに結合された第１のアクチュエータと、コンディショニングディスクの半径方向外向きに（ｒａｄｉａｌｌｙ ｏｕｔｗａｒｄ）配置された第２のアクチュエータと、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとを結合するコンディショナアームと、コンディショナアームに結合されたアーム変位センサと、第１のアクチュエータに結合された１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサとを含む。
【0009】
別の実施形態では、基板処理のための装置が説明される。基板処理のための装置は、研磨プラテンと、基板キャリアと、パッドコンディショニングアセンブリとを含む。パッドコンディショニングアセンブリは、コンディショニングディスクと、コンディショニングディスクに結合された第１のアクチュエータと、コンディショニングディスクの半径方向外向きに配置された第２のアクチュエータと、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとを結合するコンディショナアームと、コンディショナアームの底部コンディショナアーム表面に結合されたアーム変位センサと、第１のアクチュエータの底部アクチュエータ表面上に配置された１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサとを含む。アーム変位センサは、アーム変位センサと研磨プラテンの上面との間の第１の距離を測定するように構成される。１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサは、コンディショニングディスク変位センサの各々とコンディショニングディスクの一部分との間の第２の距離を測定するように構成される。
【0010】
また別の実施形態では、基板処理の方法が説明される。基板処理の方法は、研磨パッドの表面に対してコンディショニングディスクを押しつけることと、コンディショニングアームと研磨パッドの下に配置された研磨プラテンとの間の距離を測定することとを含む。コンディショニングアームは、第１のアクチュエータを介してコンディショニングディスクに結合される。１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサを使用して、コンディショニングディスクの配向が決定される。コンディショニングディスクの配向から研磨パッドの厚さプロファイルが決定される。厚さプロファイルを決定した後に、１つまたは複数のコンディショニングパラメータが変更される。
【0011】
本開示の上記の具陳された特徴が詳細に理解され得るように、上記で手短に要約された、本開示のより詳細な説明は、添付の図面にその一部が示されている実施形態を参照することによってなされ得る。しかしながら、本開示は、他の等しく有効な実施形態を認め得るので、添付の図面は、例示的な実施形態を示すにすぎず、したがって、その範囲の限定と見なされるべきでないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】本明細書で説明される実施形態による、研磨システムの概略平面図である。
【図4】Ａ～Ｃは、本明細書で説明される実施形態による、コンディショニングディスク変位センサの異なる構成をもつコンディショニングディスクの概略平面図である。
【図5】本明細書で説明される実施形態による、研磨パッド厚さプロファイルを形成する方法のフロー図である。
【0013】
理解を容易にするために、可能な場合、図に共通である同じ要素を指定するために同じ参照番号が使用されている。一実施形態の要素および特徴が、さらなる具陳なしに他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが企図される。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本開示は、一般に、ＣＭＰシステム内で使用される装置および方法を対象とする。本明細書で説明される装置および方法は、より詳細には、単一の研磨モジュール内の研磨パッドプロファイルの測定を対象とする。装置は、パッドコンディショニングアセンブリのコンディショナアームに結合されたアーム変位センサ、ならびにパッドコンディショニングアセンブリのコンディショニングディスクの一部分の変位を測定するように配置された１つまたは複数の追加のコンディショニングディスク変位センサを含む。アーム変位センサは、コンディショナアームと研磨プラテンの上側表面との間の距離を測定するように構成される。１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサは、コンディショニングディスクが研磨パッドの上面にわたって掃引されるとき、コンディショニングディスクの配向の測定を可能にする。
【0015】
アーム変位センサとコンディショニングディスク変位センサとの組合せは、研磨パッドの厚さプロファイルが決定されることを可能にする。厚さプロファイルは、コンディショニングディスクが研磨パッドの表面にわたって掃引されるとき、継続的に更新され得る。厚さプロファイルは、研磨パッドの上面内の溝またはディボットの検出を可能にする。単一のアーム変位センサの使用は、研磨パッドの厚さプロファイルの全体的推定値を提供し得るが、コンディショニングディスク変位センサを追加することによって、研磨パッド厚さ測定値の正確さおよび分解能が改善される。
【0016】
図１Ａは、本明細書に記載される方法を実践するように構成された、一実施形態による、研磨システムの概略平面図である。図１Ｂは、図１Ａの研磨システムの概略断面側面図である。ここで、研磨システム１００は、研磨プラテン１０２と、基板キャリア１０４と、流体供給アーム１０６と、パッドコンディショナアセンブリ１０８と、システムコントローラ１１０とを含む。研磨プラテン１０２は、研磨パッド取付表面１１８を提供するために、円筒形プラテン本体１１４と、プラテン本体１１４の表面上に配設された低接着材料層１１６とを採用する。プラテン本体１１４は、一般に、アルミニウム、アルミニウム合金（たとえば、６０６１アルミニウム）、またはステンレス鋼など、適切に堅い、軽量な、および研磨流体耐腐食性（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ）材料から形成される。低接着材料層１１６は、一般に、１つまたは複数のフッ素含有ポリマー前駆体または溶融加工可能なフルオロポリマーから形成された、ポリマー材料を備える。低接着材料層１１６は、望ましくは、研磨パッド１１２がその有効寿命の終了に達しすると、研磨パッド取付表面１１８から研磨パッド１１２を取り外すために必要とされる力の量を低減し、さらに、プラテン本体１１４の金属を望ましくない研磨流体の引き起こす腐食から保護する。
【0017】
ここで、パッド取付表面１１８は、プラテン軸Ａを中心として形成された複数の同心ゾーン１２０ａ～ｃを含む。複数の同心ゾーン１２０ａ～ｃは、円形（上から下に見られたとき）または環状の第１のゾーン１２０ａと、第１のゾーン１２０ａに外接する環状の第２のゾーン１２０ｂと、第２のゾーン１２０ｂから半径方向外向きに配設され、第２のゾーン１２０ｂに外接する環状の第３のゾーン１２０ｃとを含む。パッド取付表面１１８は、第１のパッド取付表面１１８ａ、第２のパッド取付表面１１８ｂ、および第３のパッド取付表面１１８ｃが、それぞれ、環状の第１のゾーン１２０ａ、環状の第２のゾーン１２０ｂ、環状の第３のゾーン１２０ｃの各々に対応するように、セクションに分割される。
【0018】
ここで、第２のゾーン１２０ｂ中の第２のパッド取付表面１１８ｂは、平面Ｐから距離Ｚ１凹ませられる。平面Ｐは、第１のゾーン１２０ａ中のパッド取付表面１１８ａと第３のゾーン１２０ｃ中のパッド取付表面１１８ｃとによって画定され、それらは、いくつかの実施形態では、および図１Ｂに示されているように、互いに実質的に共面である。たとえば、第１のゾーン１２０ａ中のパッド取付表面１１８ａと第３のゾーン１２０ｃ中のパッド取付表面１１８ｃとが互いに共面ではない、いくつかの実施形態では、平面Ｐは、凹ませられた第２のゾーン１２０ｂにわたるように、第１のゾーン１２０ａおよび第３のゾーン１２０ｃの上におよびそれらに接触して置かれた平面表面を有する物体によって画定され得る。
【0019】
図１Ｂでは、第２のゾーン１２０ｂ中の第２のパッド取付表面１１８ｂは、実質的に平面であり、第１のゾーン１２０ａの表面と第３のゾーン１２０ｃの表面とによって形成された平面に平行である。したがって、距離Ｚ１は、第２のゾーン１２０ｂ中の凹まされたパッド取付表面１１８ｂの幅Ｗにわたって実質的に一定である。他の実施形態では、第２のゾーン１２０ｂ中の凹まされた表面は、第１のゾーン１２０ａのパッド取付表面と第３のゾーン１２０ｃのパッド取付表面とによって形成された平面に平行でなく、および／またはその幅Ｗにわたって実質的に平面でない。
【0020】
一般に、研磨パッド１１２は、ポリマー材料の１つまたは複数の層から形成され、感圧性接着剤を使用してパッド取付表面１１８ａ～ｃに固定される。研磨パッド１１２を形成するために使用されるポリマー材料は、研磨パッド１１２が、第２のゾーン１２０ｂ中の凹まされたパッド取付表面１１８ｂならびにそれに隣接する第１のゾーン１２０ａのパッド取付表面１１８ａおよび第３のゾーン１２０ｃのパッド取付表面１１８ｃに適合することを可能にするために、比較的コンプライアント（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）であり得、または堅く、その研磨表面におけるチャネルまたは溝で形成され得る。したがって、ゾーン１２０ａ～ｃの各々中の研磨パッド１１２の研磨表面は、プラテン１０２のパッド取付表面１１８について上記で説明されたものと実質的に同じ形状および相対寸法を有する。
【0021】
ここで、回転基板キャリア１０４は、研磨パッド１１２がプラテン軸Ａを中心として回転されるとき、研磨パッド１１２に対して基板１１３の材料表面を押しつけるために基板１１３に対してダウンフォースを加えるために使用される。図示のように、基板キャリア１０４は、可撓性膜１２４と環状保持リング１２６とを採用する。基板研磨中に、可撓性膜１２４は、その下に配設された基板１１３の非活性（裏側）表面に対してダウンフォースを加える。保持リング１２６は、基板１１３が、研磨パッド１１２がその下で移動するときに基板キャリア１０４からずれるのを防ぐために、基板１１３を囲む。一般に、基板キャリア１０４は、基板１１３に対して加えられるダウンフォースとは無関係のダウンフォースを、保持リング１２６に対して加えるように構成される。いくつかの実施形態では、基板キャリア１０４は、部分的に、その下に配設された研磨パッド１１２の一様でない摩耗を低減するために、研磨プラテンの半径方向に振動する。
【0022】
一般に、基板１１３は、流体供給アーム１０６によって供給される１つまたは複数の研磨流体の存在下で、研磨パッド１１２に対して押しつけられる。一般的な研磨流体は、研磨剤粒子が中に懸濁された水溶液から形成されたスラリを備える。研磨流体は、基板１１３の材料表面を変形するために使用され、したがってその化学機械研磨を可能にする、１つまたは複数の化学的活性成分を含んでいる。
【0023】
パッドコンディショナアセンブリ１０８は、基板１１３の研磨の前、後、または間に研磨パッド１１２の表面に対してコンディショニングディスク１２８を押しつけることによって、研磨パッド１１２を調整するために使用される。図２に示されているように、パッドコンディショナアセンブリ１０８は、コンディショニングディスク１２８と、軸Ｃを中心としてコンディショニングディスク１２８を回転させるための第１のアクチュエータ１３０と、第１のアクチュエータ１３０を第２のアクチュエータ１３４に結合するコンディショナアーム１３２と、回転位置センサ１３５と、第３のアクチュエータ１３６とを含む。第２のアクチュエータ１３４を使用して、軸Ｄを中心としてコンディショナアーム１３２を振り、したがって、回転コンディショニングディスク１２８を研磨パッド１１２の内半径と外半径との間で前後に掃引する。位置センサ１３５は、第２のアクチュエータ１３４に結合され、コンディショナアーム１３２の角度位置を決定するために使用され、これは、研磨パッド１１２上のコンディショニングディスク１２８の半径方向ロケーションを、その上でコンディショニングディスク１２８が掃引されるとき、決定するために使用され得る。第３のアクチュエータ１３６は、コンディショニングディスク１２８が研磨パッド１１２に対して押しつけられるとき、コンディショニングディスク１２８上にダウンフォースを加えるために使用される。ここで、第３のアクチュエータ１３６は、第２のアクチュエータ１３４に近接したおよびコンディショニングディスク１２８から遠位にあるロケーションにおいて、アーム１３２の端部に結合される。
【0024】
パッドコンディショニングアセンブリ１０８の処理を含む、研磨システム１００の処理が、システムコントローラ１１０（図１Ｂ）によって容易にされる。システムコントローラ１１０は、メモリ１４２（たとえば、不揮発性メモリ）およびサポート回路１４４とともに動作可能であるプログラム可能な中央処理ユニット（ＣＰＵ１４０）を含む。たとえば、いくつかの実施形態では、ＣＰＵ１４０は、様々な研磨システム構成要素およびサブプロセッサを制御するためのプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）など、産業環境において使用される汎用コンピュータプロセッサの任意の形式のものである。ＣＰＵ１４０に結合されたメモリ１４２は、非一時的であり、一般に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスクドライブ（ｄｒｉｖｅ）、ハードディスク、あるいは、ローカルまたは遠隔のデジタルストレージの任意の他の形式など、すぐに利用可能なメモリのうちの１つまたは複数である。サポート回路１４４は、従来、ＣＰＵ１４０に結合され、基板研磨プロセスの制御を容易にするために、研磨システム１００の様々な構成要素に結合された、キャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電源など、およびそれらの組合せを備える。
【0025】
ここでは、メモリ１４２は、ＣＰＵ１４０によって実行されたとき、研磨システム１００の処理を容易にする命令を含んでいる、コンピュータ可読ストレージ媒体の形式のもの（たとえば、不揮発性メモリ）である。例示的なコンピュータ可読ストレージ媒体は、限定はしないが、（ｉ）情報が永続的に記憶される書込み不可能なストレージ媒体（たとえば、ＣＤ－ＲＯＭドライブによって読取り可能なＣＤ－ＲＯＭディスクなどのコンピュータ内の読取り専用メモリデバイス、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップ、または任意のタイプの固体不揮発性半導体メモリ）、および（ｉｉ）変更可能な情報が記憶される書込み可能なストレージ媒体（たとえば、ディスケットドライブまたはハードディスクドライブ内のフロッピーディスク、あるいは任意のタイプのソリッドステートランダムアクセス半導体メモリ）を含む。メモリ１４２中の命令は、本開示の方法を実装するプログラムなど、プログラム製品の形式のもの（たとえば、ミドルウェアアプリケーション、機器ソフトウェアアプリケーションなど）である。いくつかの実施形態では、本開示は、コンピュータシステムとともに使用するための非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体に記憶されたプログラム製品として実装され得る。したがって、プログラム製品の（１つまたは複数の）プログラムが、（本明細書で説明される方法を含む）実施形態の機能を定義する。
【0026】
図２は、本明細書で説明される実施形態による、図１Ａの研磨システム１００の一部分の概略断面図である。研磨システム１００は、アーム変位センサ２３８および１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂで構成される。アーム変位センサ２３８およびコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂは、研磨パッド１１２の厚さプロファイルの測定を可能にするように構成される。厚さプロファイルは、プラテン本体１１４の研磨パッド取付表面１１８内の凹部によって引き起こされる研磨パッド１１２のプロファイルの変化、ならびに一様でない摩耗または粒子蓄積によって引き起こされる研磨パッド１１２における不均一性を測定する。
【0027】
一般に、コンディショニングディスク１２８は、ジンバル２０８を使用して第１のアクチュエータ１３０に結合され、ジンバル２０８は、コンディショニングディスク１２８が研磨パッド１１２に対して押しつけられるとき、コンディショニングディスク１２８が研磨パッド１１２の表面との平行関係を維持することを可能にする。ここで、コンディショニングディスク１２８は、コンディショニングディスクホルダ２０２と、コンディショニングディスクホルダ２０２内に配置されたコンディショニングディスクパッド２０４とを含む。コンディショニングディスクホルダ２０２は、フルオロカーボン含有材料など、ポリマーまたはプラスチック材料である。プラスチック材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であり得る。コンディショニングディスクホルダ２０２は、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａが、コンディショニングディスクホルダ２０２の中に配置されたコンディショニングディスクパッド２０４のロケーションを測定することを可能にするために、約５ｍｍ未満など、約１０ｍｍ未満の厚さを有する。コンディショニングディスクパッド２０４は、たとえば、ダイヤモンドが金属合金に埋め込まれた、固定砥粒研磨コンディショニング表面（ｆｉｘｅｄ ａｂｒａｓｉｖｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を有しており、研磨パッド１１２の表面を研磨および復活させるために、およびそこから研磨副産物または他のデブリを除去するために使用される。一般に、コンディショニングディスク１２８は、約９０ｍｍから約１２０ｍｍ、またはたとえば、約１０８ｍｍ（４．２５インチ）の間など、約８０ｍｍから約１３０ｍｍの間の直径を有する。いくつかの実施形態では、コンディショニングディスク１２８が、第２のゾーン１２０ｂ中の研磨パッド１１２の表面のコンディショニング中、研磨パッド１１２の表面との接点を維持し得るように、コンディショニングディスク１２８の直径は、第２のゾーン１２０ｂの幅Ｗよりも小さい。
【0028】
アーム変位センサ２３８は、アーム変位センサ２３８がコンディショナアーム１３２の底表面２２０上に配置されるように、コンディショナアーム１３２に接続される。アーム変位センサ２３８は、誘導性センサ、容量性センサ、またはレーザセンサである。アーム変位センサ２３８が誘導性センサである実施形態では、アーム変位センサ２３８は、アーム変位センサ２３８の端部と、その端部の下に配設されたプラテン本体１１４の金属表面との間の距離Ｚ２を決定するために渦電流を測定するように構成される。アーム変位センサ２３８と位置センサ１３５とは、第２のゾーン１２０ｂに隣接する第１のゾーン１２０ａおよび第３のゾーン１２０ｃ中の研磨パッド１１２の表面からの、第２のゾーン１２０ｂ中の研磨パッド１１２の表面の凹まされた距離Ｚ３を決定するために、組み合わせて使用される。しかしながら、第２のゾーン１２０ｂがコンディショニングディスク１２８の直径よりも狭い、いくつかの実施形態では、アーム変位センサ２３８によって行われた距離Ｚ２測定は、推定にすぎず、第２のゾーン１２０ｂの完全な形状または深度を考慮しないことがある。アーム変位センサ２３８は、機械的にまたは遠隔でのいずれかで、システムコントローラ１１０に接続され得る。アーム変位センサ２３８がシステムコントローラ１１０に遠隔で接続される実施形態では、アーム変位センサ２３８は、短距離ワイヤレス（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標））、高周波、またはＷｉ－Ｆｉ（ワイヤレスフィデリティ）接続を含む。
【0029】
コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂは、第１のアクチュエータ１３０の底面２０６などで、パッドコンディショナアセンブリ１０８に結合される。本明細書で説明されるコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂは、コンディショニングディスク１２８の直上に配置される。コンディショニングディスク１２８に近いことにより、同じタイプのコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂを使用するとき、測定精度と正確さが改善される。コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂを、第１のアクチュエータ１３０およびコンディショニングディスク１２８とともに移動するパッドコンディショナアセンブリ１０８の一部分に結合することは、コンディショニングディスク１２８に一定の基準系を提供し、研磨パッド１１２の表面にわたる第１のアクチュエータ１３０およびコンディショニングディスク１２８の位置を考慮する必要をなくし、したがって誤差を低減する。本明細書で説明されるコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂは、非接触変位センサである。非接触変位センサを利用することは、コンディショニングディスク１２８が回転するときに発生する機械的故障および摩耗など、問題を防ぐ。
【0030】
例として、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂは、誘導性センサ、レーザセンサ、または容量性センサであり得る。コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂが誘導性センサである実施形態では、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂは、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂの端部と、その端部の下に配置されたコンディショニングディスクパッド２０４の金属表面との間の１つまたは複数の距離Ｚ４またはＺ５を決定するために渦電流を測定する。第１のコンディショニングディスク距離Ｚ４が、第１のコンディショニングディスク変位センサ２１０ａによって測定される。第２のコンディショニングディスク距離Ｚ５が、第２のコンディショニングディスク変位センサ２１０ｂによって測定される。第１のコンディショニングディスク変位センサ２１０ａと第２のコンディショニングディスク変位センサ２１０ｂとは、コンディショニングディスク１２８の異なる部分までの距離を測定するように構成される。コンディショニングディスク変位センサ２１０ａとコンディショニングディスク変位センサ２１０ｂとは、コンディショニングディスク１２８の配向を決定するために組み合わせて使用される。
【0031】
コンディショニングディスク１２８の配向ならびにアーム変位センサ２３８によって測定されたアーム変位は、研磨パッド１１２の厚さにおける凹部または不均一性を正確に考慮する、より良い研磨パッド厚さプロファイルが作成されることを可能にする。コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂの数が増加されるにつれて、研磨パッド厚さプロファイルの分解能および正確さが改善され得る。コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂは、機械的にまたは遠隔でのいずれかでシステムコントローラ１１０に接続され得る。コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂがシステムコントローラ１１０に遠隔で接続される実施形態では、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂは、短距離ワイヤレス（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標））、高周波、またはＷｉ－Ｆｉ接続を含む。
【0032】
図示されたパッドコンディショナアセンブリ１０８は、２つのコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂを含むが、いくつかの実施形態では、単一のコンディショニングディスク変位センサ２１０ａのみがあり、あるいは、図４Ａ～図４Ｃに示されているように３つまたはそれ以上のコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂがある。単一のコンディショニングディスク変位センサ２１０ａを利用するとき、コンディショニングディスク１２８の傾きの１つの程度のみが測定されることが可能である。２つのコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂを利用するとき、コンディショニングディスク１２８の２つの傾きが測定されることが可能である。３つまたはそれ以上のコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂを利用するとき、コンディショニングディスク１２８の３つの傾きのすべてが測定されることが可能である。３つのコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂを超えた追加のコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂの使用は、コンディショニングディスク傾き測定の分解能および精度、ならびにその後、研磨パッド厚さプロファイルを改善するのを支援する。
【0033】
いくつかの実施形態では、パッドコンディショナアセンブリ１０８は、第２のゾーン１２０ｂに隣接する第１のゾーン１２０ａおよび第３のゾーン１２０ｃ中の研磨パッド１１２の表面に対する、第２のゾーン１２０ｂ中の研磨パッド１１２の表面の凹関係を維持するために使用される。それらの実施形態では、システムコントローラ１１０は、第２のゾーン１２０ｂ中のコンディショニングディスク１２８の滞在時間および／またはコンディショニングディスク１２８上のダウンフォースを変更するために使用され得る。本明細書で使用される滞在時間は、コンディショニングディスク１２８が、その下で研磨パッド１１２を移動させるためにプラテン１０２が回転するにつれて、研磨パッド１１２の内半径から外半径まで掃引されるとき、コンディショニングディスク１２８が半径方向の位置において費やす平均持続時間を指す。たとえば、第２のゾーン１２０ｂ中の研磨パッド表面エリアのｃｍ２当たりのコンディショニング滞在時間は、第２のゾーン１２０ｂに隣接する第１のゾーン１２０ａおよび／または第３のゾーン１２０ｃの一方または両方中の研磨パッド表面エリアのｃｍ２当たりのコンディショニング滞在時間に対して増加または減少され得る。
【0034】
図３は、コンディショニングディスク１２８が研磨パッド１１２上の複数の位置にある、図１Ａの研磨システム１００の一部分の概略断面図である。コンディショニングディスク１２８は、異なる高さおよび配向において示されている。コンディショニングディスク１２８は、研磨パッド１１２の表面にわたって進みながら、軸Ｃを中心として回転されるように構成される。
【0035】
本明細書で説明されるコンディショニングディスク１２８は、何らかの欠陥またはディボットが、コンディショニングディスク１２８が研磨パッド１１２の静止位置とは異なる角度において傾くことを引き起こすことがなければ、研磨パッド１１２の一部分上にコンディショニングディスク１２８が配置されるとき、第１の配向Ｏ１において示される。第１の配向Ｏ１は、ホーム配向または静止位置と見なされ得る。
【0036】
コンディショニングディスク１２８’は、コンディショニングディスク１２８’が少なくとも部分的に、研磨パッド１１２内のディボットまたは特徴上に配設されるように示されている。本明細書に示されているように、研磨パッド１１２内のディボットまたはフィーチャーは、上記で説明されたように、パッド取付表面１１８ｂの第２のゾーン１２０ｂなど、プラテン本体１１４内のディボットまたはフィーチャーによって引き起こされる。コンディショニングディスク１２８’は、研磨パッド１１２内のディボット上にある間、第２の配向Ｏ２において配設される。第２の配向Ｏ２は、第１のコンディショニングディスク距離Ｚ４と第２のコンディショニングディスク距離Ｚ５とを測定することによって測定される。本明細書に示されているように、第１のコンディショニングディスク距離Ｚ４は、第２のコンディショニングディスク距離Ｚ５よりも小さく、したがって、コンディショニングディスク１２８’の配向が決定される。より小さいコンディショニングディスク１２８および／または追加のコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂの場合、研磨パッド１１２内のフィーチャーのより細かい分解能が可能であり得る。
【0037】
コンディショニングディスク１２８’’は、コンディショニングディスク１２８’’が、少なくとも部分的に、コンディショニングディスク１２８’と同じ、研磨パッド１１２内のディボットまたはフィーチャー上に配置されるが、そのディボットまたはフィーチャーの異なる部分上に配置されるように示されている。本明細書に示されているように、コンディショニングディスク１２８’とコンディショニングディスク１２８’’の両方、ならびにそれぞれの第１のアクチュエータ１３０の、平均高さは、同じである。しかしながら、コンディショニングディスク１２８’およびコンディショニングディスク１２８’’の各々の配向Ｏ２と配向Ｏ３とは、異なる。コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂがなければ、アーム変位センサ２３８は、コンディショニングディスク１２８’または１２８’’の配向を測定することが可能でないことになる。したがって、コンディショニングディスク１２８’と１２８’’の両方が、同じ高さであるように見えることになる。これは、本明細書で説明されるコンディショニングディスク１２８がより小さいフィーチャーおよびディボット上を通るとき、悪化させられる。したがって、フィーチャーまたは溝のサイズおよび形状は、変位センサ２３８の使用のみの場合、正確に測定されないが、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂの追加の使用は、サイズおよび形状がより正確に測定されることを可能にする。
【0038】
研磨パッド１１２上のまた別の位置において、コンディショニングディスク１２８’’’が、部分的に、研磨パッド１１２内の不均一性上に配置される。不均一性は、研磨パッド１１２が１つのエリア中でより大きい量を摩耗されてしまったように、研磨パッド１１２がより狭いまたはより厚いエリアであり得る。この実施形態では、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂは、第１のコンディショニングディスク距離Ｚ４と第２のコンディショニングディスク距離Ｚ５とを測定する。第１のコンディショニングディスク距離Ｚ４が第２のコンディショニングディスク距離Ｚ５よりも大きいことは、コンディショニングディスク１２８’’’の第４の配向Ｏ４を示す。
【0039】
コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂとアーム変位センサ２３８との組合せは、パッド取付表面１１８ｂの第２のゾーン１２０ｂによって引き起こされる、研磨パッド１１２内の不均一性の正確な測定を可能にする。コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂとアーム変位センサ２３８との組合せは、研磨パッド１１２が研磨パッド１１２の下にプラテン本体１１４の一様でない厚さまたは形状を有することによって不均一性が引き起こされるかどうかを、コントローラが決定することをさらに可能にする。
【0040】
図４Ａ～図４Ｃは、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ～２１０ｄの異なる構成をもつコンディショニングディスク１２８の概略平面図である。コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ～２１０ｄの異なる構成は、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ～２１０ｄの異なる配向および数を含む。コンディショニングディスク１２８の回転軸Ｃを中心とする半径方向角度αは、変更され得る。
【0041】
また、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ～２１０ｄが、第１のアクチュエータ１３０の底表面上に配置されないことがあるが、コンディショニングディスク１２８の一部分の変位を測定するために配向されるように依然として構成されるように、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ～２１０ｄは、第１のアクチュエータ１３０から半径方向内向きまたは半径方向外向きのいずれかに配置され得る。いくつかの実施形態（図示せず）では、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ～２１０ｄは、第１のアクチュエータ１３０の側表面上に配置され、コンディショニングディスク１２８の変位を測定するために配向される。
【0042】
図４Ａの第１の構成４００ａに示されているように、２つのコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂのみが利用される。コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂは、第１のアクチュエータ１３０の底表面上に配置される。コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂは、平面Ｅに沿って整列される。平面Ｅは、軸Ｃと位置合わせされ、軸Ｃを通過する。第１の構成４００ａでは、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａとコンディショニングディスク変位センサ２１０ｂとは、互いに対して約１８０度の半径方向角度αにおいて配置される。他の実施形態では、２つのコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂが使用され得るが、半径方向角度αは、コンディショニングディスク１２８の別の自由度の測定を可能にするために、センサ２１０ａとセンサ２１０ｂとが異なる平面上に配置されるように、１８０度以外の角度に変更される。
【0043】
図４Ｂの第２の構成４００ｂに示されているように、３つのコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃが利用される。３つのコンディショニングディスク変位センサは、軸Ｃを中心として中心を合わされており、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃの各々が、軸Ｃにおいて交差するが同じでない別個の平面上に配置されるように、互いに対して半径方向角度αにおいて配置される。第１のコンディショニングディスク変位センサ２１０ａは第１の平面Ｆ上に配置され、第２のコンディショニングディスク変位センサ２１０ｂは第２の平面Ｇ上に配置され、第３のコンディショニングディスク変位センサ２１０ｃは第３の平面Ｈ上に配置される。第１の平面Ｆ、第２の平面Ｇ、および第３の平面Ｈの各々は、半径方向角度αがそれらの間に配置される。半径方向角度αは、約１０度～約１５０度など、約１０度～約１２０度など、約４５度～約１２０度など、約９０度～約１２０度など、約１０度～約１７０度である。
【0044】
図４Ｃの第３の構成４００ｃに示されているように、４つのコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄが利用される。４つのコンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄは、軸Ｃを中心として中心を合わされており、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄが、軸Ｃにおいて交差するが同じでない別個の平面上に配置されるように、互いに対して半径方向角度αにおいて配置される。第１のコンディショニングディスク変位センサ２１０ａは第１の平面Ｉ上に配置され、第２のコンディショニングディスク変位センサ２１０ｂは第２の平面Ｊ上に配置され、第３のコンディショニングディスク変位センサ２１０ｃは第３の平面Ｋ上に配置され、第４のコンディショニングディスク変位センサ２１０ｄは第４の平面Ｌ上に配置される。第１の平面Ｉ、第２の平面Ｊ、第３の平面Ｋ、および第４の平面Ｌの各々は、半径方向角度αがそれらの間に配置される。半径方向角度αは、約１０度～約１００度など、約４５度～約１００度など、約６０度～約９０度など、約１０度～約１１０度である。一実施形態では、平面Ｉと平面Ｋとは、図示のように同じ平面である。他の実施形態と組み合わせられ得る、一実施形態では、平面Ｊと平面Ｌとは、図示のように同じ平面である。他の実施形態では、すべての４つの平面が別個の平面である。
【0045】
図５は、本明細書で説明される実施形態による、研磨パッド厚さプロファイルを形成する方法５００の流れ図である。研磨パッド厚さプロファイルは、研磨パッド厚さおよび配向のマップである。研磨パッド厚さプロファイルは、継続的にまたは周期的に、本明細書で説明されるセンサおよび方法を使用して更新され得る。研磨パッドの厚さプロファイルを知ることは、それに応じてコンディショニングディスク１２８ならびに基板キャリア１０４の滞在時間が調整されることを可能にする。
【0046】
方法５００中に、コンディショニングディスク１２８など、コンディショニングディスクは、処理５０２中に、研磨パッド１１４など、研磨パッドの上面に対して押しつけられる。コンディショニングディスクは、コンディショニングディスクおよび研磨パッドが回転するとき、研磨パッドの上面にわたって掃引され得る。コンディショニングディスクが研磨パッド上に押される圧力、ならびに滞在時間は、所定のまたは調整可能な値であり得る。
【0047】
研磨パッドに対してコンディショニングディスクを押しつけ始めた後に、別の処理５０４中に、コンディショニングアーム１３２など、コンディショニングアームと、プラテン本体１１４など、研磨プラテンとの間の距離が測定される。研磨プラテンは、研磨パッドの下に配置される。距離は、アーム変位センサ２３８など、１つまたは複数のアーム変位センサを使用して測定される。アーム変位センサは、研磨パッド取付表面１１８など、研磨パッド取付表面までの距離を測定するように構成される。
【0048】
別の処理５０６中に、コンディショニングディスクの配向が、コンディショニングディスク変位センサ２１０ａ～ｄなど、１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサを使用して決定される。コンディショニングディスクの配向は、コンディショニングディスク傾きの３次元画像が取得され得るように、単一の方向においてまたは複数の方向において傾きを測定することによって決定され得る。処理５０６中にコンディショニングディスクの配向を取得することは、処理５０４中のコンディショニングアームと研磨プラテンとの間の距離の測定と同時に実施される。同時に２つの測定値を取得することは、２つの測定値が相関されることを可能にし、研磨パッドのより正確な厚さ測定値が、任意の所与の時間において取得され得る。
【0049】
測定処理５０４、５０６は、異なるロケーションにおける研磨パッドの厚さを測定するためにループされ得る。組み合わせられたコンディショニングディスク配向およびアーム変位測定値を使用して研磨パッドの厚さを測定した後に、別の処理５０８中に、研磨パッドの厚さプロファイルが決定される。処理５０８中に、データテーブルが、研磨パッドの厚さ測定値とともに伝搬される。いくつかの実施形態では、処理５０４、５０６中に得られた厚さ測定値は、研磨パッドの厚さプロファイルが処理５０８中に継続的に更新されるように、前の厚さ測定値または厚さ推定値を上書きする。研磨パッドの厚さプロファイルは、研磨パッドの３次元マップが作成されるように、３次元プロファイル測定値であり得る。
【0050】
研磨パッドの厚さプロファイルが決定されると、別の処理５１０中に、１つまたは複数のコンディショニングパラメータが、研磨パッドの決定された厚さプロファイルに基づいて変更され得る。１つまたは複数のコンディショニングパラメータは、研磨パッド上のコンディショニングディスクの滞在時間、研磨パッド上のコンディショニングディスクによって加えられる圧力、研磨パッド上へのプロセス流体注入の速度、基板キャリア滞在時間および圧力、または別のプロセスパラメータであり得る。いくつかの実施形態では、研磨パッドの一部分が、ある厚さを下回ると決定された場合、または研磨パッドのプロファイルが、許容できる均一性レベルの外にある場合、研磨処理は中止され得、研磨パッドは、研磨パッドを新しい研磨パッドと交換する前に取り外され得る。
【0051】
本明細書で説明された装置および方法は、化学機械研磨動作中に研磨パッドのより正確な厚さ測定を可能にする。研磨パッドの厚さは、コンディショニングディスクアームに結合されたアーム変位センサならびに１つまたは複数のコンディショニングディスク変位センサの組合せを使用して測定され得る。厚さ測定値は、研磨パッドの厚さプロファイルを決定するためにマッピングされ得、コンディショニングディスク滞在時間など、プロセス条件が変えられ得る。
【0052】
上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が、その基本的範囲から逸脱することなく考案され得、その範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】